JPS5950177A - 密着性に優れた金属表面処理法 - Google Patents

密着性に優れた金属表面処理法

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JPS5950177A
JPS5950177A JP16199982A JP16199982A JPS5950177A JP S5950177 A JPS5950177 A JP S5950177A JP 16199982 A JP16199982 A JP 16199982A JP 16199982 A JP16199982 A JP 16199982A JP S5950177 A JPS5950177 A JP S5950177A
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JP
Japan
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surface treatment
metal
base material
treatment method
layer
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Pending
Application number
JP16199982A
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English (en)
Inventor
Masato Moritoki
正人 守時
Takao Fujikawa
隆男 藤川
Junichi Miyanaga
宮永 順一
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 める金属表面処理法に関するものである。
従来より母材表面の性質や寸法,外観を変え、変色や腐
食への抵抗などを改善する目的でメッキ。
OVD (化学蒸着)、PyD (物理蒸着)、真空蒸
着.溶射など各種の表面処理が施てれているが、これら
は概して均一な薄層は得られるとしても一般に母材と薄
膜との結合力が非常に小さく、例えば絶えず、剥離など
の問題を伴っていた。
これを、例えば、表面処理の代表的なものであるメッキ
によって説明すると、メッキは主として金属表面の耐蝕
、耐摩、光沢等分目的として行なわれているが、次のよ
うな欠点分有している。
[1)  第38図に見られるようにメッキ層(2)と
母材(1)との間に多くの間隙(3)が又、メッキ層(
2)内に空孔(4)があり、通常、そこに水素が含寸れ
ていて強度を弱くする。
(2)例えば耐摩(化を目的とした場合、薄いメッキで
はメッキ層がすぐに摩滅し、時には剥がれて母材の露出
が、起る。
(3)  といって、厚くメンキすると、第2図に図示
するように歪が出て、例えば1回の熱サイクルでrf(
j j!’に亀裂(5)を生じさせ、母材にもひソわれ
(6)を伝播する。
(つ)又、一度、メッキの表面に亀裂が生じると、耐1
’j!4 ’tJとしての能力にr無に等しいばかりか
、メッキをしない場合より悪くなる。
(5)  殊に、局部的にメッキが剥がれると、電解腐
m(す生じ、)l)J別の絹合せではメッキのない場合
より狗(端に早りI/1!li′i!1iが生じる。
(6)光沢を必要とする装飾部品では一度、メッキを落
すと、表面が欠落して全体の価値が低下する。
などである。
ところで、近年、1)1前記メツキを始め、CVD。
PVDの技術や、真空蒸着、俗射など表面処3(I!の
技術が広く先端産業に利用され、夫々jlc要な役Lj
lOを果している。なかでも、例えば現在、広く各方面
で利用されている工Cの薄膜と基材との良好な接合は電
気的特性、熱的特性に重髪な役割3果すものであるし、
工具の薄膜、−股にSi3N4 、 TiNなどセラミ
ックス簿膜が付けられることも多いが、その薄膜と母材
との接合強度は工具の)f含分左右する。しかも最近で
は、更にアモルファス薄膜も電子工業に活用され、その
役割が期待されている。
このように表面処理被膜は、往年のメッキより未来を与
える有力なイ珂料となっており、その重甥性が益々、高
1って来ているにががわらず、その接合強度はS前述し
た如く相変らず、弱く、これを[8める汎用技術は未だ
殆ど天川化されていない。
ところが・近時1.烏濡高圧ガス雰11[l気下で等方
向に被処理体を圧縮し、金属粉末、セラミックス粉末な
どから緻密な焼結体を製造したV、金属材料を接合する
方法として熱間静水圧プレス法(以下、HIP法という
)が開発され、注目?浴びて来た。特にHIP法による
金属材料の拡散接合は・その条件(温度、圧力1時間)
さえ、適当に選定すれば同種金属に限らず、異種金属の
組合せも含めて可能であるところから今日の復合材別製
造の見地から関心が持たれている。
しかしながら、このようなHIP法といえども粉末の成
形や、焼結欠陥あるいは鋳造欠陥の除去又はカーボッの
高密度化2合金疲労部品の再生処理など一般的な金属加
工の分野に利用されることはあっても、未だ表面の薄膜
を母材に対し強固に固定しようとする試みはなされてい
ない。
木発明者らは、叙上のような現状に鑑み、金属表面処理
にHIP法の適用を図ることを課題として取組み・これ
によって従来1難点とされていた金属表面被膜の接合強
度2高めることを企図し、その実験を試みるに至った。
即ち、本発明は、通気孔?有しない薄膜表面処理をした
部材にHIP法を適用して密ス6性、接合力企高めると
共に、処理部材の疲労強度ご向上させることを目的とす
るものであり、母材に曲常の表面処理手段に従って、金
属被膜ご付着形成した後、該被膜付着部材を外気から遮
断した状態におき、母材と表面金属被膜との拡散接合に
Irx好適であるが、両者は反応せず、かつ母料に好甘
しくない影gを生じさせない高温、高圧ガスJ囲気下で
「″JiJ記波膜付着部拐に熱間静水圧プレス処理(1
11P処理)を施すことな%徴とするものである。
ここで、前記通常の表面処理手段としてはメッキ法、C
VD法、PVD法、真空蒸着法、溶射法など公知のすべ
ての金属表面処理手段が含1れるが、本発明においてH
工P処理にイ1はれる金属被膜としては、通気孔を有し
ない被膜がイ1効であるところから溶射法は余り適切と
は云えず、最も代表的な手段としては電気メツキ法によ
る処理が挙げられる。
この場合、母材としては、殆どすべての金属。
炭化物宿、電導性のあるものが使用可能であり、史にL
′(空蒸着の場合にはプラスチック、カーボン。
セラミック、ガラスなども使用可能である。更に気相メ
ッキではこれに適した種々の金属が期用σれる。
一刀、表面処理イ2料としてはメッキ、真空蒸着などで
は殆どすべての金属が使用可能であるが・代表的なもの
としてはC!u、 N]、 Or、 Zm、 Sn、 
Pb、 Pf;、 A 、l、。
Sb、 Ccl、 Co、 Au、■Y1.Ag、7j
ど、又、気相メッキの場合には、Zr、 Tj、 W、
 Nb、 Taも充分使用することができる。
そして上記の如き各1母拐1表面処理材によって金属表
面処理が行なわれ、I母材表面に金属被膜が1・1着形
成されるが、この金属被膜を付着せしめた部イ3では前
述の如くその接合力に欠如するところから0(に該部側
に本発明の重要な工程とするH工P処理ご施ず。
HI P処理は通常、カプセルと称する軟鋼あるいはガ
ラス製の答2;;を用い、前記金属被膜付着部イAk該
カブ士ル11りに装入し、蓋を溶接等により取り角け、
内部の空気な真空吸引脱気し、I、かる後、脱気管?閉
塞して密封し、高温高圧炉内に収納して所要の1z濡高
圧下に保持したAr  カース等不活性ガス雰囲気下で
静水印プレス処理を行なうことによってなされるが、こ
の処理によって金属被膜空孔内に含1れている例えば水
素カス汀追い出プれ・金属被膜と母イレはその接合面で
拡散接合し金属被膜、例えばメッキが母相の凹凸中にも
深く侵入し強固な接合力を得る。
第3図は、第1図、第2図に対比しメッキにより1号;
1ンに表面処理した後、11工P処理3行つグこ場合を
示し、第1図、第2図においてメッキ層(2)に見られ
た空孔(4)やメッキ層(2)と母相(1)との間に存
在した間隙(3)が消失し、しかもメッキ層がfiJ拐
(11内へ侵入(7)シて両者が良好な接合状態?有し
ていることを明らかにしている。
なお・上記H工P処理における処理部flは1け材なら
びに金属被膜の種類あるいは膜厚により、又表面処理の
月り勺によって適切な条件が選ばれるが、一般的に母材
と金属被膜が拡散接合するに秘すな温度でなければなら
ない。しかし、母相と金属被膜が反ルぷ[5たり、母材
に好寸しくない変態など・影響を及ぼさない温度以下で
あることが肝要である0具体的にはSn、 Z?1など
をメソキイオとして鋼に表Uo処理しである場合には圧
力、温度ともに低く、圧力50々、200’C以上でも
充分可能であるがその他の金属表面処理の場合には殆ど
100η。
300°C以上が好適である。
勿論、H工p処理の態様として金属表面処理を施した部
、(2によっては必らずしもカプセル等の容器を使用す
ることは必要でなく、又、ガスもArガスに限らず、N
2  ガスなど他の不活性ガスを使用することも充分、
可能である。
なお、母材の表面は平滑でなく・通常、凹凸を有してい
るこ吉が多いが、このような凹凸面は表面の金属被膜?
その四部に侵入させ、より強固な接合をq4)ることが
できるので、表面処理に先立ち、(:J 4号面に15
1面加工を施しておくことも有効である。
更に本発明方法が適用される表面処理された金属被膜令
1着:31S (’Jの(Iz属被膜厚は、通常の表面
処理によって得られる0、05μ〜50μあるい汀、そ
れ以上という広範囲にわたっており、それら(こズ・J
して実質的に殆ど適用することができる。
かくして、以上のようにして得られたメッキ等、金属表
面処理による金属被膜は母材と強固に結合し、同時に金
属被膜同の空孔あるいは母イ2と該被膜との間の間隙は
圧潰消失し、同部分に含1れていた水素ガスは逃散して
密着性、接合力を1烏め、かつ水素ガスを放出して処理
部材の疲労強度を天面上σせ、更に母材の露出、ひソ割
れ等を充分に阻止する。
以下、更に本発明の具体的な実施例を掲げる。
実施例 下記表に示す母、(才に対し電解メッキ法を利用して夫
々下記拐質のメッキ層を形成し、以下の処理条件に従っ
てH工P処理を行なった。
以下余白 次いで上記・得られた処理部材について夫々、そのに見
られる如く何れもメッキ層における空孔は消失し、しか
もメッキ層が母村内へ侵入し一層強固な接合を果してい
ることが看取された。
しかも上記処理部拐は、その後において試料2ニ若干の
難は見られたが、総じてメッキ層に亀裂を起すこともな
く、又、#!J蝕を生じることも認められなかった。
以上の如く、本発明方法は従来のメッキなど金属表面処
理においては得られなかった接合力、密特開昭59− 
511177(4) 着性ご発揮し、その改善をもたらすと共に処理部材の疲
労強度の向上を果し、今後、益々、その利用が重要視さ
れる切削工具3電子部品企始め、ロールあるいは軸、軸
受等の摺動部拐、装飾部品に対する金属表面処理法とし
てその効果は大いに期待される。
【図面の簡単な説明】
m1図は従来におけるメッキ層と母材との接合部分の状
態を示す部分断面説明図、第2図は同じ〈従来の厚肉メ
ッキにおけるメッキ層の亀裂伏態?示す部分断面説明図
、第3図は本発明方法により処理したメッキ層と母材と
の接合状態を示す部分断面説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 母材に通常の表面処理手段に従って金属被膜を付着
    形成した後、該被膜付着部材を外気から遮断した状態に
    おき、母材と表面金属被膜との拡散接合には好適である
    が、両者が反応せず、かつ母材に好ましくない影響を生
    じさせない高温高圧の不活性ガス雰囲気下で前記被膜付
    着部材に熱間静水圧プレス処理2施すことご特徴とする
    密着性に優れた金属表面処理法。 !、 通常の表面処理手段がメッキ処理である特許請求
    の範囲第1項記載の密着性に優れた金属表面処理法。 3 母材に付着形成する金属被膜がOu、 Ni、 O
    r、 Zn。 Sn、 pb、 Pt、 At、 Sb、 Cd、 (
    !o、 An、工n、 、Agからなる金属群−より選
    ばれた1種以上の金属又は合金である特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の密着性に優れた金属表面処理法。 父 母材が金属、プラスチック、カーボン、セラミンク
    、ガラスからなる群より選ばれた材料である特許請求の
    範囲第1項、第2項又は第3項記載の密着性に優れた金
    属表面処理法。 5 ガス雰囲気が圧力50獅以上、200°C以上であ
    る特許請求の範囲第1項記載の密着性に優れた金属表面
    処理法。 6 ガス雰囲気が圧力10 oy2.以上、300°C
    以上である特許請求の範囲第1項又は第5項記載の密着
    性に優れた金属表面処理法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61117287A (ja) * 1984-10-23 1986-06-04 エヌ・ヴイ・ベカルト・エス・エイ ゴム付着性金属皮膜を形成した鉄基材及びその製法
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